ГАПОУ РХ «САЯНОГОРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ДИСЦИПЛИНА : ТОМ НА ТЕМУ: «РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ» Выполнил: Бугаева Елизавета, Гранкина Елена, Крохина Наталья. 76 СМ. САЯНОГОРСК 2017.
Редкоземельные металлы (или редкие земли, сокр. REE) — группа из 17 элементов, включающая скандий, иттрий и лантаноиды. Все они металлы серебристо-белого цвета, при том все имеют сходные химические свойства (наиболее характерна степень окисления +3). Редкоземельные металлы обладаю большой химической активностью. Свежий срез р. з. м. по внешнему виду и блеску мало отличается от среза Обычного железа. При длительном хранении на воздухе р. з. м. начинают покрываться пленкой окиси, некоторые из них в меньшей, а некоторые большей степени. Являясь химически весьма активными веществами, р. з. м. охотно вступают во взаимодействие с многими элементами. Многие соединения они образую с большим выделением тепла; почти все элемент по величине теплоты образования соединений уступают р. з. м.
Скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Скандий — мягкий металл, с чистотой 99, 5 % и выше (в отсутствие O 2) легко поддается механической обработке. Плотность Скандия при 25 °С 3, 020 г/см 3, tпл 1539 °С, tкип 2700 °С, выше 1600 °С летуч. При 25 °С удельная теплоемкость 25, 158 кдж/(кг·К) [6, 01 ккал/(г·°С). Химические свойства. Компактный металл на воздухе покрывается оксидной пленкой. При нагревании до красного каления реагирует с фтором, кислородом, азотом, углеродом, фосфором. При комнатной температуре реагирует с хлором, бромом и йодом. Органические соединения скандия термически относительно устойчивы, но бурно реагируют с водой и воздухом. Физические свойства. Скандий - мягкий металл, в чистом состоянии легко поддается обработке - ковке, прокатке, штамповке. Применение. В виде микролегирующей примеси оказывает значительное влияние на ряд практически важных сплавов. Более ярко выраженное действие оказывает на жаростойкие сплавы типа «нихром» .
Иттрий — металл светло-серого цвета. Это редкоземельный химический элемент, имеющий атомный номер 39. Плотность (при н. у. ) 4, 47 г/см Температура плавления 1795 K Температура кипения 3 611 K Химические свойства. На воздухе иттрий покрывается плотной защитной оксидной плёнкой. При 370— 425 °C образуется плотная чёрная пленка оксида. Интенсивное окисление начинается при 750 °C. Применение. Предел прочности на разрыв для нелегированного чистого иттрия — около 300 МПа (30 кг/мм 2). Очень важным качеством как металлического иттрия, так и ряда его сплавов является то обстоятельство, что, будучи активным химически, иттрий при нагревании на воздухе покрывается плёнкой оксида и нитрида, предохраняющих его от дальнейшего окисления до 1000 °C.
Лантан— блестящий металл серебристо-белого цвета Температура кипения лантана 3447°C, плотность La 6, 162 кг/дм 3. tпл 920°C. Химические свойства. На воздухе лантан быстро окисляется с образованием гидратированного оксикарбоната. Лантан — основа геттерных сплавов с никелем, легирующая добавка к алюминиевым и другим сплавам; La. Cr. O 3 — материал высокотемпературных электропроводящих керамических изделий; Применение. Лантан применяется как компонент сплавов никеля, магния, кобальта
Це рий. Церий представляет собой серебристо-белый вязкий и ковкий металл, легко поддаётся ковке и механической обработке при комнатной температуре. Плотность (при н. у. ) 6, 757 г/см³. Температура плавления 1072 K. Химические свойства Редкоземельный металл, неустойчив на воздухе, постепенно окисляется, превращаясь в белый оксид и карбонат церия. При нагревании до +160…+180 °C на воздухе загорается; неустойчив на воздухе, постепенно окисляется, превращаясь в белый оксид и карбонат церия. Применение В современной технике широко используют способность церия модифицировать сплавы на основе железа, магния, добавления 1% церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести. Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность
Празеодим — светло-серый металл. Температура кипения 3785 K, Температура плавления 1204 K плотность 6, 773 г/см 3. Химические свойства На воздухе празеодим медленно окисляется, при нагревании возгорается. Применение. Монотеллурид празеодима применяется в небольших (пока) количествах для регулировки свойств (ЭДС, сопротивления, прочности) у некоторых термоэлектрических сплавов на основе редких земель (коэффициент термо-ЭДС 52— 55 мк. В/К). Сплавы празеодима с германием и кремнием используются как сверхпроводящие материалы. Празеодим применяется для производства магнитных сердечников и повышения эффективности катодов (электровакуумная техника).
Неодим — один из наиболее широко применяемых металлов из группы лантаноидов наряду с самарием, церием, лантаном и др Плотность (при н. у. ) 7, 007 г/см³ Температура плавления 1294 K Температура кипения 3341 K Химические свойства К окислению неодим менее устойчив, чем тяжелые лантаноиды. При нагревании на воздухе быстро окисляется, образуя оксид Nd 2 O 3. Бурно реагирует с кипящей водой с выделением водорода и образованием гидроксида. Применения Неодим — один из наиболее широко применяемых металлов из группы лантаноидов наряду с самарием, церием, лантаном и др.
ПРОМЕ ТИЙ - радиоактивный металл серебристо-белого цвета Температура плавления 1170°C, температура кипения 3000°C, плотность 7, 26 кг/дм 3. По химическим свойствам — типичный редкоземельный металл. На воздухе медленно окисляется. Применение Прометий-147 (период полураспада 2, 64 года) используется для производства радиоизотопных источников тока, где он применяется в виде оксида Pm 2 O 3, и благодаря тому, что в его излучении при распаде отсутствуют гамма-лучи, он сравнительно безопасен.
Самарий — серебристо-желтый металл Температура плавления 1350 K Температура кипения 2064 K Плотность Sm 7, 536 кг/дм 3 Химические свойства. Самарий — высокоактивный металл. На воздухе медленно окисляется, сначала покрываясь тёмной плёнкой трёхвалентного оксида Sm 2 O 3 и затем полностью рассыпаясь в порошок жёлтого оттенка. Применение. Самарий широко используется для производства сверхмощных постоянных магнитов, в сплаве самария с кобальтом и рядом других элементов. И хотя в этой области в последние годы наблюдается вытеснение самарий-кобальтовых магнитов магнитами на основе неодима, тем не менее, возможности сплавов самария далеко не исчерпаны.
Европий — серебристо-белый металл. В чистом виде — мягкий серебристо-белый металл, легко поддаётся механической обработке в инертной атмосфере. Приобретает сверхпроводящие свойства при температуре 1, 8 К и давлении 80 Гпа Плотность (при н. у. )5, 243 г/см 3. Температура плавления 1099 К (826 °C) Температура кипения 1802 K (1529 °C) Химические свойства. На воздухе быстро окисляется, на поверхности металла всегда есть оксидная пленка. Очень активен, может вытеснять из растворов солей почти все металлы. Применение. Европий используется в ядерной энергетике в качестве поглотителя нейтронов. Оксид европия применяется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике. Моноокись европия, а также сплав моноокиси европия и моноокиси самария применяются в виде тонких пленок в качестве магнитных полупроводниковых материалов для функциональной электроники
Гадолиний Плотность (при н. у. ) 7, 900 г/см³ Температура плавления 1586 K Температура кипения 3539 K Химические свойства. Гадолиний медленно окисляется на воздухе, быстро — выше 100 °C. При нагревании металлический гадолиний реагирует с галогенами, азотом, водородом. Применение. Гексаборид гадолиния применяется для изготовления катодов мощных электронных пушек и рентгеновских установок.
Тербий Плотность (при н. у. ) 8, 229 г/см³ Температура плавления 1 629 K Температура кипения 3 296 K Применение. Тербий — весьма необычный металл из ряда лантаноидов и обладает значительным спектром уникальных физических характеристик. Оксид тербия применяется в качестве высокоэффективного катализатора окисления.
Диспрозий Плотность (при н. у. ) 8, 55 г/см³ Температура плавления 1685 K Температура кипения 2835 K Физико-химические свойства. Диспрозий — серебристо-серый металл. Ниже 1384 °C устойчив α-Dy с гексагональной решеткой, а = 0, 35603 нм, с = 0, 56465 нм, выше 1384 °C — β-Dy с кубической решеткой. На воздухе окисляется медленно, выше 100 °C — быстро. При нагревании металлический диспрозий реагирует с галогенами, азотом, водородом. Взаимодействует с минеральными кислотами (кроме HF), образуя соли Dy (III), не взаимодействует с растворами щелочей. Применение. Металлургия. Диспрозий служит отличным легирующим компонентом цинковых сплавов. Добавление диспрозия к цирконию резко улучшает его технологичность (но увеличивает сечение захвата тепловых нейтронов). Так, легированный диспрозием цирконий легко поддается обработке давлением (прессование прутков. Применяется в качестве эффективного катализатора
Гольмий Плотность (при н. у. ) 8, 795 г/см³ Температура плавления 1 747 K Температура кипения 2 968 K Химические свойства Медленно окисляется на воздухе, образуя Ho 2 O 3. Взаимодействует с кислотами (кроме HF), образуя соли Ho 3+. Реагирует при нагревании с хлором, бромом, азотом и водородом. Устойчив к действию фтора. Применение. Получение сверхсильных магнитных полей: гольмий сверхвысокой чистоты применяется для изготовления полюсных наконечников сверхпроводящих магнитов для получения сверхсильных магнитных полей. В этом же отношении важное значение играет сплав гольмийэрбий. Металлургия: добавлением гольмия к сплавам алюминия резко уменьшают газосодержание в них
Эрбий Плотность (при н. у. ) 9, 06 г/см³ Температура плавления 1 802 K Температура кипения 3 136 K Химические свойства. Эрбий взаимодействует с минеральными кислотами, образуя соли эрбия(III). Ионы Er 3+ окрашивают раствор в розовый цвет Применение. Оксид эрбия добавляют в кварцевый расплав при производстве оптических волокон, работающих на сверхдальних расстояниях.
Тулий Температура плавления 1818 K Температура кипения 2220 K Плотность (при н. у. ) 9, 321 г/см³ Физические и химические свойства Тулий — мягкий серебристо-серый металл. Существует в одной модификации с гексагональной кристаллической решеткой типа Mg, а = 0, 35375 нм, с = 0, 55546 нм. Температура плавления 1545°C, кипения 1947°C, плотность 9, 318 кг/дм 3. На воздухе компактный Tm устойчив. С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) реагирует при нагревании, образуя Tm. F 3 и Tm. Cl 3. Тулий взаимодействует с минеральными кислотами с образованием солей тулия(III). Сильными восстановителями Tm 3+ восстанавливается до Tm 2+. Прокаливая на воздухе при 800— 900°C нитрата Tm(NO 3)3, оксалата Tm 2(C 2 O 4)3, сульфата Tm 2(SO 4)3 и других соединений Tm (III) образуется оксид тулия Tu 2 O 3. Применение Тулий используют как активатор некоторых люминофоров и лазерных материалов, применяют при синтезе искусственных гранатов.
Иттербий Температура плавления 1097 K Температура кипения 1466 K Плотность (при н. у. ) 6, 9654 г/см Физические и химические свойства Иттербий — светло-серый металл. Ниже 792 °C устойчива a-модификация: кубическая решетка типа Cu, а = 0, 54862 нм. Выше 792 °C устойчива b-модификация: кубическая решетка типа a. Fe. Температура плавления 824 °C, температура кипения 1211 °C, плотность 7 кг/дм 3. Иттербий слабо окисляется на воздухе, быстро — при 400 °C, превращаясь в смесь оксида и карбоната. Реагирует с минеральными кислотами при комнатной температуре. При нагревании выше 100 °C металлический иттербий реагирует с галогенами, азотом и водородом. Оксид Yb 2 О 3 обладает основными свойствами. Сильное основание Yb(ОН)3 образуется при действии щелочей на водорастворимые соли Yb(III). Применение Иттербий в смеси с другими редкоземельными металлами действует как раскислитель и модификатор сталей
Лютеций Температура плавления 1936 K Температура кипения 3668 K Плотность (при н. у. ) 9, 8404 г/см Физические и химические свойства Лютеций серебристо-серый металл. Имеет гексагональную решетку с параметрами а = 0, 35031 нм и с =. 0, 55509 нм. Температура плавления 1660°C, температура кипения 3410°C, плотность 9, 849 кг/дм 3. На воздухе покрывается плотной устойчивой оксидной пленкой. При 400°C лютеций реагирует с кислородом, галогенами, серой и другими неметаллами. Реагирует с минеральными кислотами. Оксид Lu 2 О 3 обладает слабоосновными свойствами. Основание Lu(ОН)3 — слабое, поэтому в водных растворах ионы Lu 3+ в значительной степени гидролизованы. К растворимым солям лютеция относятся хлорид, нитрат, ацетат и сульфат. Оксалат, фторид, карбонат и фосфат лютеция — плохо растворимы Применение Оксид лютеция используется как добавка к высокотемпературным керамикам. Фторид лютеция используют для получения фторидных лазерных материалов
Скачать презентацию ГАПОУ РХ САЯНОГОРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ДИСЦИПЛИНА
Редкоземельные металлы.pptx